弹药战斗部增材制造技术研究现状与展望

针对国内外弹药战斗部增材制造技术，按照增材制造的技术特点和应用方向，综述了增材制造技术在弹药战斗部领域应用的研究现状。首先介绍了增材制造技术原理和主流增材制造方式；其次分别阐述了战斗部装药、典型战斗部(侵爆、杀爆、破甲)的毁伤元结构增材制造的研究进展情况，并进一步分析了当前该技术研究所面临的基础问题，如装药的安全性、复杂形状装药、高精度装药等炸药装药问题，以及壳体复杂异形结构加工难、成型精度低及成本过高等壳体(毁伤元)制造问题；最后对其未来发展提出了异形、高精度、安全性装药制造，弹药战斗部壳体与炸药装药一体化成型等展望，为我国弹药战斗部的增材制造技术研究提供借鉴。附参考文献84篇。     

增材制造聚合物功能梯度材料研究进展

聚合物功能梯度材料(PGMs)是一种以聚合物为连续相，多种材质相互耦合，组成结构和性能在材料空间方向上进行连续梯度变化的非均质复合材料。传统PGMs制备方法存在原理复杂、难定制、通用性差等问题。本文介绍了增材制造(AM)基于“离散-堆积”的成型原理和优势，综述了适用于PGMs的增材制造技术：熔融沉积成型、直写成型、立体光固化、喷射成型和选择性激光烧结的功能梯度材料成型基本原理、材料特点和性能。虽然在增材制造制备PGMs的过程中存在缺乏设计准则、表征方法和系统研究方法等问题。但是，随着对增材制造新概念材料进行基础科学研究的深入，以及针对特定使役条件和工艺性能的具体应用不断发展，增材制造将成为PGMs制备的一种极佳方法。     

墨水直写增材制造技术及其在含能材料领域的研究进展

系统介绍了墨水直写(DIW)增材制造技术及其在含能材料领域的应用,重点综述了近年来DIW技术在亚稳态分子间复合物(铝热剂、铝-氟聚物)、复杂异型火炸药装药结构(固体推进剂装药、炸药装药)及火工品药剂中的研究进展,并提出与之相关的机遇和挑战。指出DIW技术在一定程度上能够弥补传统装药技术的不足,在新型多孔/特殊结构装药和能量密度递变的火炸药装药研发与制造方面极具开发应用潜力,未来可进一步加强增材制造火炸药配方应用基础研究、光-热协同固化体系研究以及弹药壳体-装药一体化制造等方面的研究,为我国新型、高精度战略武器装备的发展提供新思路与技术途径。     

陶瓷增材制造

陶瓷的脆性和高硬度使得传统陶瓷成型工艺不易制备具有复杂形状和结构的陶瓷制件。本文总结了目前发展较快的激光选区熔融、激光选区烧结、三维打印、立体光固化、自由挤出成型等增材制造工艺在陶瓷领域的研究进展。面向复杂结构和高性能陶瓷制品的定制化快速制造需求,陶瓷增材制造技术展现出极大优势,在传统陶瓷行业、生物医疗等领域得到了应用。但是,陶瓷增材制造仍面临着打印材料及大尺寸、高致密度复杂结构陶瓷零件制造等难题,这些也将是增材制造技术未来发展的重要研究方向。     

机器学习算法辅助增材制造古陶瓷修复材料研究进展

为研制开发高性能古陶瓷修复材料,从材料制备现状、增材制造技术及机器学习算法等方面展开论述。简述了增材制造原理及发展历程,并对分层实体成型、立体光固化成型、选区激光烧结成型等快速成型工艺技术的优缺点进行了对比分析;在古陶瓷修复件的增材制造过程中,针对古陶瓷碎片的识别与精准分类、古陶瓷修复件品质预测的可靠性与数据处理效率以及3D打印部件尺寸收缩与热变形等难点,运用人工神经网络学习算法可以高效地优化设计AM制造工艺参数,证实了ML算法在AM精准制造高性能古陶瓷修复件具有显著应用价值,并为AM制造技术的精准化发展方向提供全新设计思路。     

陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展

高性能陶瓷是现代技术发展和应用不可或缺的关键材料。常规的陶瓷制造技术难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求。新兴的增材制造技术(3D打印)在高性能陶瓷的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,为陶瓷关键零部件的应用开辟新的途径。本文针对陶瓷材料及其快速成型和后处理工艺,重点阐述了三维打印技术、光固化成型技术、选择性激光烧结技术等主流陶瓷增材制造技术的研究现状,并指出了目前存在的问题及发展趋势。     

分析:为制造业带去颠覆性变革的六大新兴技术

<正>制造业已进入技术大变革时代。借助关键新兴技术,企业可实现商业模式、研发与制造模式、企业运营模式的突破性创新。增材制造、物联网、虚实融合、材料工程、协作机器人、人工智能等新兴技术,将对制造业的发展带来颠覆性的变革。本文着重介绍这些新兴技术的最新发展和应用趋势。(1)增材制造(三维打印)增材制造技术早期叫做快速成型(Rapid Proto typing),是20世纪90年代发展起来的一项先进     

纤维增强树脂基复合材料制造技术研究进展

纤维增强树脂基复合材料具有质量轻、比强度高、比模量高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等一系列特点,已经成为航空航天及军工等高技术领域最重要的结构材料之一。随着复合材料研发及应用的快速发展,其制造技术也在向先进性和多维度方向发展,制造技术的发展又反过来进一步推动了复合材料的应用。总结了模压成型、模塑成型、热压罐成型、缠绕成型、自动丝束铺放成型、拉挤成型、增材制造技术等七种纤维增强树脂基复合材料的制造技术,对成型工艺流程、优缺点、研究热点进行了总结,并对纤维增强树脂基复合材料制造技术的发展前景进行了展望。     

含能材料的3D打印技术研究进展

介绍了喷墨打印、墨水直写打印、熔融沉积成型、立体光刻和数字光处理等多种增材制造技术（即3D打印技术）在含能材料中的应用,指出将该技术应用于含能材料的制造,可以轻易制得具有复杂设计结构的含能材料。但这些技术目前多数仍处于实验室制备阶段,未来的发展方向主要是进行3D打印技术的实际应用。     

绿色含能材料的研究进展

综述了含能材料在新型原材料、原材料合成、制造工艺等方面的绿色化成果及进展。绿色新型原材料主要包括高能量密度材料、含能热塑性弹性体、无毒催化剂等;绿色合成工艺主要包括N2O5绿色硝化工艺、绿色溶剂超临界CO2的使用及生物合成工艺;绿色制造工艺主要包括火炸药相关领域的制作工艺如双螺杆挤出成型技术、可重复利用的压装炸药技术和可降解的塑料黏结炸药(PBX)技术等。评述了绿色含能材料的发展方向和前景。     

绿色火炸药及相关技术的发展与应用

综述了绿色火炸药及其生产工艺、销毁以及回收利用方面具有“绿色”特征的改进和应用研究成果。绿色火炸药包括洁净固体推进剂、无铅双基推进剂、TPE发射药、无毒发射药、无铅点火药和起爆药。绿色制造技术包括N2O5作硝化剂的含能硝基化合物化学合成，过硝酸盐作硝化剂、微生物作催化剂的生物合成技术，连续化柔性制造技术，基于双螺杆混合成型火炸药生产技术，火炸药生产中挥发性污染物的安全消除技术和纳米复合含能材料的Sol-Gel制备技术。绿色销毁和回收利用技术包括销毁产品的熔盐氧化技术、摧毁含含能化合物废水的光催化技术以及火炸药的回收再利用（R^3）技术。评述了上述火炸药及相关技术的最新状况和发展方向，附参考文献25篇。     

含能黏合剂聚缩水甘油醚硝酸酯合成研究进展

聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)是一种高能、钝感、洁净的富氧黏合剂。从20世纪50年代开始,它就一直是国外重点研究的高能固体推进剂含能黏合剂之一,也是近年来应用于推进剂、火炸药和烟火剂中的最具应用前景的含能黏合剂。以时间为序,分3个阶段较为详细地介绍了国内外PGN合成研究进展,指出了各个时期PGN合成工艺的优缺点。     

Productions of Ultra‐Fine Powders and Their Use in High Energetic Compositions

Fine and ultra‐fine powders are actively studied in pyrotechnics, explosives and propellants. The important questions are how to produce a powder with specified characteristics and how to use the powder produced.     

二十面体多硼氢B12H2-12阴离子化合物及其在火炸药中的应用研究进展

系统概述了二十面体闭笼型硼氢阴离子B12H2-12及火炸药研究中的相关化合物的制备、热行为、热化学、能量性质;展望了此类多硼氢化合物在此领域中的应用前景.指出未来多硼氢化合物推进剂研究的主要方向为:以理论计算为基础,以多硼氢化合物完全燃烧为目标,设计、合成、筛选出在火炸药体系中高效率释放其固有能量的新的高能和超高能B12H2-12 离子衍生物.附参考文献158篇.     

Linear Actuation Using Milligram Quantities of CL‐20 and TAGDNAT

There are numerous applications for small‐scale actuation utilizing pyrotechnics and explosives. In certain applications, especially when multiple actuation strokes are needed, or actuator reuse is required, it is desirable to have all gaseous combustion products with no condensed residue in the actuator cylinder. Toward this goal, we have performed experiments on utilizing milligram quantities of high explosives to drive a millimeter‐diameter actuator with a stroke of 30 mm. Calculations were performed to select proper material quantities to provide 0.5 J of actuation energy. This was performed utilizing the thermochemical code Cheetah to calculate the impetus for numerous propellants and to select quantities based on estimated efficiencies of these propellants at small scales. Milligram quantities of propellants were loaded into a small‐scale actuator and ignited with an ignition increment and hot wire ignition. Actuator combustion chamber pressure was monitored with a pressure transducer and actuator stroke was monitored using a laser displacement meter. Total actuation energy was determined by calculating the kinetic energy of reaction mass motion against gravity. Of the materials utilized, the best performance was obtained with a mixture of 2,4,6,8,10,12‐hexanitro‐2,4,6,8,10,12‐hexaazaisowurtzitane (CL‐20) and bis‐triaminoguanidinium(3,3′dinitroazotriazolate) (TAGDNAT).     

氨基四唑含能化合物研究进展

氨基四唑是有机物中含氮量最高的一类化合物,具有高的正生成焓和良好的热力学稳定性,在高能钝感炸药、气体发生剂、无烟烟火剂、固体推进剂等领域有着广泛的应用前景。氨基四唑主要包括分子化合物、离子化合物和配合物3种。本文综述了5-氨基四唑和1,5-二氨基四唑类含能化合物的合成及性能。在此基础上,分析了氨基四唑类含能化合物的未来发展趋势。     

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐在火炸药中的应用研究进展

概括了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)化合物的合成与制备、晶体特性和力学性能,总结了其在性能改进、相容性、能量、安全性等应用方面的研究现状。对比了TKX-50与传统中性有机硝铵类材料的不同,指出TKX-50是离子盐结构,无传统含能基团—NO₂,释能方式是以高能键断裂释放能量而不是氧化还原反应,使得计算得到的生成焓、爆热、燃烧热等能量特性与试验结果有巨大差异;最后归纳总结了TKX-50的应用优势和存在问题,并展望了其未来发展方向及研究重点,指出应充分挖掘以TKX-50为代表的富氮类含能离子盐能量特性,利用此类材料特有性质,扩大其在火炸药领域应用范围。     

Electrostatic Discharge Ignition of Energetic Materials

Electrostatic discharge(ESD) ignition of explosives, pyrotechnics, or propellants is often considered to be mainly dependent upon various physical characteristics of the energetic material. This work shows that ESD ignition of secondary explosives tested in powdered form is primarily dependent upon the chemical characteristics of the energetic material(i.e., the decomposition rate kinetics of the materials). We propose that ignition occurs when a spark raises the temperature of the explosive particles to the point where thermal runaway occurs. ESD sensitivities of a diverse series of explosives were measured using a traveling needle test apparatus with the powders slightly confined by Mylar tape to prevent formation and ignition of a dust cloud. Using global thermal decomposition rate coefficient expressions, two parameters were calculated for each explosive:(1) the critical temperatures according to the Frank-Kamenetskii formula for 20 μm particles of each explosive and(2) the temperatures at which the rate coefficient equaled 10³ s⁻¹. These two sets of data were correlated with the observed ESD sensitivities for 50 percent probability of ignition, E₅₀. Excellent correlations resulted, indicating that for ESD ignition under these conditions the spark discharge is primarily a thermal source.     

利用废旧发射药制造民用炸药：变废为宝的好方法

在简述处理废旧发射药各类方法以及现有含废旧发射药的民用炸药品种的基础上，对利用废旧发射药制造民用炸药的方法从经济效益和安全性两方面做了简要论述，说明它是一种变废为宝、值得推广的好方法。